Ученые Института физики и радиоэлектроники (ИИФиРЭ) Сибирского федерального университета (СФУ) разработали экспериментальную опору — аэродинамическую трубу. Технология позволит проводить аэродинамические испытания самых разных объектов: крыльев самолетов, обшивки автомобилей, макетов зданий и даже городских микрорайонов. На сегодняшний день это самая мощная и функциональная аэродинамическая труба, оснащенная современным измерительным оборудованием в Красноярском крае.
Аэродинамическая труба разработана учеными СФУ
Сотрудники IIFIRE давно работают в области гидроэнергетики и профилей крыла, и наличие в университете аэродинамической трубы значительно облегчило бы большую часть работы, проводимой исследователями. Теперь, благодаря поддержке Красноярского краевого научного фонда «Исследования влияния автомобильных выхлопов и их распространения в городе Красноярске», при софинансировании Сибирского федерального университета, они смогли построить свой собственный.
«Мы давно мечтали построить собственную аэродинамическую трубу. Наконец-то наша мечта сбылась! Трубопровод будет участвовать в фундаментальных исследованиях по изучению турбулентных течений, разработке и проверке математических моделей турбулентных течений. Кроме того, на практике можно будет изучить влияние ветровой нагрузки на здания, сооружения, автомобили и самолеты. Трубопровод будет использоваться в качестве полигона для испытаний ветроустановок и определения эффективности снегозадерживающих сооружений и конструкций, в этом году для Арктики запланировано несколько работ в этом направлении», — рассказал директор IIFIRE Андрей Минаков.
Труба работает с помощью вентилятора, расположенного на ее выходе. Он создает внутри рабочего канала, размер которого 800*800*2000 мм, воздушный поток, движущийся со скоростью до 30 м/с – это скорость сильного штормового ветра. Такое расположение создает наиболее плавный поток в рабочей зоне с плоским профилем, который можно измерить и оценить.
При проведении аэродинамических испытаний ученые используют современные методы оптической диагностики, в том числе мгновенное измерение полей скоростей по изображениям трассерных частиц при засеивании воздушного потока мелкими частицами (например, дымом) с последующим расчетом скорости и направления его движения.
Воздушный поток засеивается мелкими частицами с последующим расчетом скорости и направления их движения
Аэродинамическая труба помогает решить самые разные задачи. Его можно использовать при исследовании интегральных характеристик крыла самолета, таких как подъемная сила и сопротивление. Эти параметры формируют аэродинамическое качество крыла. Обдувая различные аэродинамические поверхности, можно изучить зависимость подъемной силы и сопротивления и подтвердить эти данные испытаниями по схеме течения или по полю распределения скоростей на поверхности крыла.
С помощью установки исследователи оценивают сопротивление аэродинамических объектов и параметры генерируемого потока: уровень турбулентности, отрывные зоны, области рециркуляции и аэродинамический шум. Это позволяет оценить аэродинамику различных транспортных средств или их отдельных элементов уже на этапе проектирования. Например, аэродинамическая труба позволяет определить поведение ветра и распределение газов и пыли в зависимости от типа разработки.
«С помощью современных методов визуализации можно наглядно увидеть, как разные здания влияют на аэродинамику города. По спутниковым снимкам мы воссоздали макет микрорайона, поместили его в аэродинамическую трубу и обдували под разными углами и с разной скоростью. Вот как мы зафиксировали поля скорости потока вокруг этих зданий, чтобы понять, где формируются различные зоны с точки зрения комфорта пешеходов. Например, единичная высотная застройка приводит к формированию локальных зон с повышенными скоростями и пульсациями ветра вблизи высотных зданий. При оформлении будущих площадей, в зависимости от эффекта, которого вы хотите добиться, Можно выбрать низкоскоростные зоны и разместить там детскую площадку, чтобы дети могли играть, а ветер не срывал шапки. Если нужно найти место для парковки, чтобы там не скапливались газы, то наоборот. Хочу добавить, что на сегодняшний день это самая мощная, функциональная и оснащенная современным измерительным оборудованием аэродинамическая труба в Красноярском крае», — говорит Дмитрий Дектерев, доцент кафедры теплофизики Сибирского федерального университета.
Чтобы правильно спроектировать будущие жилые районы, ученые используют современные методы визуализации
Эксперименты, проведенные учеными в аэродинамической трубе, лягут в основу рекомендаций Сибирского федерального университета по реновации жилых массивов и уменьшению снежного покрова в Норильске.
